[发明专利]基于先验知识的马尔科夫随机场指纹方向场提取方法有效

专利信息
申请号: 201210284864.1 申请日: 2012-08-10
公开(公告)号: CN102880869A 公开(公告)日: 2013-01-16
发明(设计)人: 曹凯;王恩涛;庞辽军;梁继民;田捷 申请(专利权)人: 西安电子科技大学
主分类号: G06K9/46 分类号: G06K9/46;G06K9/62
代理公司: 陕西电子工业专利中心 61205 代理人: 王品华;朱红星
地址: 710071*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 先验 知识 马尔科夫 随机 指纹 方向 提取 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于图像处理技术领域,涉及指纹的预处理及方向场的提取,可用于低质量指纹图像方向场的提取。

背景技术

指纹方向场是指纹的一个非常重要的信息,显示了指纹的全局信息,宏观上描述了指纹的基本形状、结构和脊线方向信息。在实际的应用系统中,指纹方向场的正确估计有利于对指纹的其他处理,例如指纹增强、指纹分割、指纹奇异点检测,因此性能优秀的指纹方向场检测方法可以提高指纹其他处理过程的性能。现存的指纹方向场提取方法可大致分为基于梯度、基于模型、基于滤波器响应三类。

基于梯度的方向场估计方法,是使用梯度来估计方向场的传统方法,这种方法基于对指纹脊线平方梯度向量的平均,不仅加倍了梯度向量角,而且对梯度向量的长度作了平方,即把梯度向量作为平方的复数,这种方法计算复杂度低,可以快速的计算出指纹图像的方向场,并且在高质量的指纹图像上能正确的提取指纹方向场,但容易受噪声的影响,鲁棒性低,对低质量的指纹图像提取效果很差。

基于模型的方向场提取方法,是使用数学原理构造基本的指纹脊线信息模型,然后使用指纹图像数据库对模型参数不断的改进达到最优效果,此类算法得到的方向场较平滑,这种方法容易产生伪奇异点信息,降低了指纹图像匹配等其他处理过程的性能,并且很难正确提取低质量指纹图像方向场。

基于滤波器响应的方向场估计方法,是使用滤波器对多个方向,例如对16个方向的指纹脊线方差进行估计响应,响应最大的方向即为脊线的方向,这种方法易受噪声的影响,鲁棒性低,对低质量的指纹图像提取效果很差。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术的不足,提出一种基于先验知识马尔可夫随机场指纹方向场提取方法,以提高低质量的指纹图像提取效果,并避免产生伪奇异点信息,进而提高了指纹图像匹配、检索等其他处理过程的性能。

实现本发明目的的技术方案,包括如下步骤:

(1)输入大小为M×L的指纹图像I,I(x,y)表示输入指纹图像坐标(x,y)处的灰度值,其中M表示指纹图像I的长度,L表示指纹图像I的宽度,(x,y)表示指纹图像坐标点;

(2)提取指纹图像I的方向场先验知识,获得指纹图像的块角度矩阵及其概率;

(3)使用步骤(2)提取得到方向场先验知识和获得的块角度矩阵及其概率,构造指纹图像基于先验知识的马尔科夫随机场模型:

(3a)将指纹图像I(x,y)分解成若干个大小为8×8的块状图像,计算每块图像内像素点的梯度向量b=[gx gy]T和辐角角度θ,其中gx为x轴方向的梯度分量,gy为y轴方向的梯度分量,T表示转置;

(3b)令指纹块状图像在x轴方向的角度分量vsx=cos(2×θ),y轴方向的角度分量vsy=sin(2×θ),构造方向矩阵v=[vsx vsy]T

(3c)据步骤(3a)中的梯度向量b,构造梯度矩阵R:

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